5. Сколько килограммов воздуха было использовано для сжигания одного килограмма углерода, если доля кислорода

Задача 5:
Для решения этой задачи мы должны использовать закон сохранения массы. Во время сжигания углерода он реагирует с кислородом из воздуха, образуя углекислый газ. Доля кислорода в продуктах горения составляет 17%, что означает, что 17% массы продуктов горения - это кислород. Доля углерода в углероде равна 100%.

Давайте предположим, что масса углерода, которая сгорает, равна 1 килограмму. С тем, чтобы найти массу воздуха, которая была использована для сжигания этого килограмма углерода, нам нужно найти массу кислорода в продуктах горения и затем разделить ее на долю кислорода в воздухе.

Масса кислорода в продуктах горения будет составлять 17% от массы продуктов горения, что равно 0.17 килограмма.

Теперь мы знаем массу кислорода в продуктах горения, и нам нужно найти массу воздуха. Для этого мы разделим массу кислорода на его долю в воздухе.

Кислород составляет около 21% массы воздуха, поэтому мы делим массу кислорода на 0.21, чтобы найти общую массу воздуха:

\[
\frac{0.17 \, \text{кг}}{0.21} \approx 0.81 \, \text{кг}
\]

Таким образом, для сжигания одного килограмма углерода было использовано приблизительно 0.81 килограмма воздуха.

Задача 6:
Для решения этой задачи мы должны учесть состав генераторного газа и коэффициент избытка воздуха.

Давайте сначала рассчитаем мольное содержание каждого компонента генераторного газа, используя объем и состав:

CO: 29% = 0.29 моль
H2: 14% = 0.14 моль
CH4: 3% = 0.03 моль
CO2: 6.5% = 0.065 моль
N2: 45% = 0.45 моль
O2: 2.5% = 0.025 моль

Теперь рассчитаем, сколько мольных масс содержится в каждом компоненте генераторного газа:

Масса CO: 0.29 x 28 г/моль = 8.12 г
Масса H2: 0.14 x 2 г/моль = 0.28 г
Масса CH4: 0.03 x 16 г/моль = 0.48 г
Масса CO2: 0.065 x 44 г/моль = 2.86 г
Масса N2: 0.45 x 28 г/моль = 12.6 г
Масса O2: 0.025 x 32 г/моль = 0.8 г

Теперь мы можем найти общую массу генераторного газа, суммируя массы компонентов:

Общая масса генераторного газа = 8.12 г + 0.28 г + 0.48 г + 2.86 г + 12.6 г + 0.8 г = 25.04 г

Для решения, сколько килограммов воздуха необходимо, мы должны учесть коэффициент избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха определяет, сколько раз объем воздуха больше, чем объем теоретически необходимый для полного сжигания газа.

В данном случае коэффициент избытка воздуха равен 2.5, что означает, что объем воздуха составит 2.5 раза больше объема генераторного газа.

Объем генераторного газа составляет 200 м3, поэтому объем воздуха будет равен:

Объем воздуха = 2.5 x 200 м3 = 500 м3

Теперь нам нужно рассчитать массу воздуха, используя объем и массу:

Воздух состоит примерно на 21% из кислорода и на 79% из азота. Расчеты будут осуществляться отдельно для каждого компонента.

Масса кислорода: 0.21 x 32 г/моль = 6.72 г
Масса азота: 0.79 x 28 г/моль = 22.12 г

Теперь рассчитаем общую массу воздуха:

Общая масса воздуха = (6.72 г + 22.12 г) x 1000 г/кг = 28.84 г/кг

Теперь мы можем найти массу воздуха, учитывая общую массу и объем:

Масса воздуха = 28.84 г/кг x 500 м3 = 14420 г = 14.42 кг

Итак, для сжигания 200 м3 генераторного газа требуется приблизительно 14.42 кг воздуха при коэффициенте избытка воздуха 2.5.